SE430976B - Styranordning for en roderpropeller - Google Patents

Description

7709308-6 Ändamålet med föreliggande uppfinning är att förenkla styr- ningen medelst roderpropellrar, strålroder eller på detta sätt ver- kande drivanordningar i fartyg och göra den mera driftssäker.

Uppfinningen utgår i huvudsak från att skilja styrningen av färdriktningen (till höger eller till vänster), från valet av huvud- färdriktning (framåt eller bakåt). Ändamålet med uppfinningen uppnås medelst en omställningsanord- ning, som har de i patentkravet l angivna kännetecknen. Därmed kan roderpropellern, strålrodret eller liknande skjutkraftalstrare di- rekt omställas 1800 från styrplatsen medelst en omställningsanord- ning för huvudfärdriktningen (framåt eller bakåt) oberoende av den övriga styrningen.

En särskilt fördelaktig och enkel omställningsanordning anges i patentkravet 2. För att omkopplingsanordningen för huvudfärdrikt- ningen också skall kunna ändra rotationsriktningen mellan styrgi- varen och roderrörelsen och/eller färdriktningsindikeringsanord- ningen utformas omställningsanordningen företrädesvis i enlighet med vad som anges i patentkravet 3.

För att förhindra att skjutkraftalstraren vid omställning av färdriktningen skall alstra en skadlig sidoförskjutning kan anord- ningen enligt uppfinningen utformas enligt patentkravet 4. För att en erforderlig effektreserv skall vara för handen för snabb omställ- ning av färdriktningen utan att drivmaskinen måste utformas motsva- rande stor vidareutbildas företrädesvis anordningen enligt uppfin- ningen enligt kravet 5, varvid kravet 6 anger en enkel och billig utföringsform.

För att säkerställa ett säkert arbete av hela maskinanläggningen under omställningen utan att personalens uppmärksamhet avledes från omgivningen kan anordningen enligt uppfinningen företrädesvis ut- formas i enlighet med vad som anges i patentkravet 7. Samma ända- mål tjänar utformningen enligt patentkravet 8.

Utförandena enligt kraven 9 och 10 möjliggör en förenkling av manövreringen.

Ett ytterligare fördelaktigt utförande av uppfinningen anges i patentkravet ll.

Av särskild betydelse är uppfinningen för båtar eller liknande med ett flertal skjutkraftalstrare, exempelvis dubbelanläggningar med roderpropeller. Båda roderpropellrarna styres synkront medelst en styrgivare. För detta och liknande ändamål användes ett utfö- rande av uppfinningen enligt patentkravet 12. Om då omställning 'Éåfbålåüö-*ß för huvudfärdriktningen sker medelst en väljaromkopplare kan en koppling användas, som vid växling av huvudfärdriktning bestämmer motsatta rotationsriktningar för båda roderpropellrarna. Därigenom säkerställes, att om också drivmaskinens varvtal icke fullständigt återgått kommer båten icke att falla ur den önskade färdrikt- ningen.

Medelst uppfinningen är det möjligt att snabbt och utan besvär omställa roderpropellern 1800 och därmed ändra huvudfärdriktningen.

För detta ändamål är i styrhytten en väljaromkopplare för huvudfärd- riktningen anordnad. Om denna väljaromkopplare för huvudfärdrikt- ningen ändras vrider sig roderpropellern oberoende av övrig roder- lägesstyrning 1800 och omkastar därmed förskjutningsriktningen. Vid omställning kan man medelst väljaromkopplaren snabbt omkoppla den höga styreffekten till normal, så att en hög styrhastighet upp- nås och därmed en snabb önskad omställning av färdriktningen upp- nås. Medelst väljarcmkopplaren för huvudfärdriktningen kan nu varv- talet och kopplingen av drivmaskinen regleras. Vid byte av önskad färdriktning återgår då automatiskt varvtalet och, om så önskas, frånkopplas propellern. Båten förblir då i den önskade färdrikt- ningen utan att någon nämnvärd, icke önskad sidoförskjutning uppträ- der. Med väljaromkopplaren kan man också omkasta rotationsriktningen mellan roderlägesgivaren, roderpropellern och färdriktningsindi- keringsanordningen, så att det är möjligt att i varje huvudfärd- riktning framåt eller bakåt uppnå en entydig tillordning mellan roderlägesgivaren, färdriktningen av båten och färdriktningsin- dikeringsanordningen. Då en omkastning av rotationsriktningen mellan givaren och roderpropellern är detsamma som en polaritets- omkastning av bör-är-värdesjämförelsen kan man nu för styrning använda enkla potentiometer- och bryggbalanseringskopplingar_ För färd framåt och bakåt användes olika potentiometrar, av vilka blott ett parti av 1800 utnyttjas. Väljaromkopplaren för färd framåt och bakåt ompolariserar sålunda icke blott rotationsrikt- ningenutankopplar samtidigt till den för den önskade färdrikt- ningen erforderliga potentiometern.

Med hjälp av uppfinningen uppnås ett flertal fördelar. Sålunda kan exempelvis rotationsriktningen för omställningen, vilken utlöses medelst färdriktningsväljaromkopplaren, väljas så, att den samman- faller med rotationsriktningen av den vertikala axeln för drivning av roderpropellern. Därigenom uppstår mindre styrkrafter. Styrelemen- ten skonas sålunda. 7709308-6 Uppfinningen skall i det följande närmare beskrivas under hän- visning till bifogade ritningar, som visar utföringsexempel. Fig l visar schematiskt drivningen av en roderpropeller med en omställ- ningsanordning enligt uppfinningen. Fig 2 visar omställningsanord- ningen med en styranordning med en spak. Fig 3 visar ett ytterligare utförande av uppfinningen. Fig 4 visar tillämpningen av uppfinningen på en dubbel roderpropelleranläggning.

I utföringsexemplet enligt fig l styres en roderpropeller l me- delst en omställningsanordning, som i det följande närmare skall beskrivas. Roderpropellern är försedd med en undervattensdel 2, vil- ken uppbär propellern och är ändlöst vridbar 3600. Vridningen sker medelst en styrlänkaxel 3 och en hydraulmotor 4. Hydraulmotorn dri- ves medelst ett hydraulaggregat 5. Hydraulaggregatet 5 innehåller härför erforderliga medel, såsom pump, förrådsbehållare, filter, styrventiler etc, vilka, eftersom de är kända, icke visas och be- skrives. Rotationen av propellern för alstrande av skjutkraft sker medelst en koppling 6 och en motor 7 eller ett liknande drivmaski- neri.

Roderpropellerns vridningsvinkel upptages i undervattensdelen eller i hydraulmotorn eller däremellan medelst en växel 8, 9, som kan utgöras av ett kugghjuls-, kedje- eller liknande organ, och tillföres en styranordning 18 medelst potentiometrar 10, ll, 12, 13 över ledningar 14, 15, 16, 17. Två potentiometrar 10, ll är är-värdesupptagare för en efterföljande styrning. Potentiometrarna 12, 13 tjänstgör som givare för färdriktningsindikeringsanordningen.

På en manöverplats 19 är en färdriktningsindikeringsanordning 20 pla- cerad liksom en ratt 2l för en rodergivare 21 och en omkopplingsspak 22 för huvudfärdriktningen (framåt eller bakåt). Medelst ratten 21 kan roderläget, dvs färdriktningen, förinställas +- 90° och om så erfordras något mer. Givarens rörelse är begränsad medelst en gi- varkam 23 och anslag 24. Den aktuella färdriktningen meddelas styranordningen l8 från en potentiometer 25 (börvärdesgivare) över en ledning 26.

Medelst spaken 22 kan båtens huvudfärdriktning (framåt eller bakåt) väljas genom att denna spak skjutes framåt eller bakåt. Där- vid motsvarar rörelseriktningen respektive läget av spaken båtens huvudfärdriktning. Förvalet sker genom att en kam 27 hos en av två väljaromkopplare 28, 29 manövreras. Väljaromkopplarna anger den öns- kade färdriktningen till styranordningen 18. Medelst spaken 22 manöv- reras också en kopplingskam 30, som påverkar en kopplingsomkopplare 31, vilken omkopplar kopplingen 6 över styranordningen. 'ïffüfilšílêš- Ch Dessutom manövreras en skjutpotentiometer 32 medelst spaken 22, vilken potentiometer inställer det önskade varvtalet i en varvtals- givare 33 - förgasare, bränslepump eller liknande - hos motorn 7 me- delst styranordningen. Varvtalet väljes över en efterregleranordning, vilken är anbragt i nämnda styranordning.

Anordningen är sådan, att motorns 7 varvtal är inställt pâ tom- gång, då spaken 22 befinner sig i vertikalt läge. Kopplingskammen 30 kan då frånkoppla kopplingen 6 över kopplingsomkopplaren 31. För- skjutes spaken 22 framåt meddelas styranordningen 18 den önskade färdriktningen över kammen 27 och omkopplaren 29. I styranordningen 18 sker då samtidigt olika kopplingar. Först kopplas medelst ett re- lä 34 den för den önskade färdriktningen måttgivande potentiometern 10-13 till färdriktningsindikeringsanordningen 20 och rodergivarens bör-värdesgivare 25. Detta sker genom att en från färdriktningsindi- keringsanordningen 20 kommande ledning 35 och en från börvärdesgiva- ren 25 kommande ledning 26 medelst nämnda relä förbindes med motsva- rande ledningar 14-17. Om den önskade färdriktningen icke överens- stämmer med roderpropellerläget inkopplas hydraulaggregatet 5 medelst styranordningen 18.

I eller på hydraulaggregatet är förutom förut angivna element för den vanliga roderlägesstyrningen också anordnad en som energi- ackumulator verkande hydraulackumulator 50. Dylika hydraulackumula- torer är i och för sig kända, varför den icke behöver beskrivas i detalj. Den i hydraulackumulatorn lagrade energin tillföres pumpef- fekten blott då en ändring av huvudfärdriktningen skall ske. På grund av den under kort tid använda styreffekten kan roderpropellerns un- dervattensdel svängas mycket snabbt. En begränsning av l80°-vrid- ningen sker medelst potentiometrarnas 25 och 10 resp 15 och ll kopp- lingsbrygga. Grenledningen 36, som är avgrenad från förut nämdna led- ning 26 och leder till styranordningen, sörjer för att en ständig jämförelse mellan bör-värdet och är-värdet av potentiometrarna sker i styranordningen.

Om spaken 22 svänges ytterligare friges omkopplaren 31 från kopplingskammen 30 och kopplingen 6 inkopplas. Vid ytterligare sväng- ning av spaken 22 isärdrages skjutpotentiometern 32, vilket medför en ökning av motorvarvtalet. För omställning av huvudfärdriktningen tillbakadrages spaken 22. Därvid sänkes först motorns varvtal, var- efter kopplingen 6 urkopplas, så att propellerns skjutkraft upphör.

Vid ytterligare tillbakadragning av spaken inkopplar kammen 27 om- kopplingsorganet 28 och föreskriver därmed huvudfärdriktningen bakåt ?'?Û93Ü8'6 i styranordningen l8. Styranordningen 18 reagerar i motsvarighet där- till genom en omkoppling av potentiometrarna och en inkoppling av hydraulikomkopplaren. Roderpropellerns undervattensdel svänges 1800.

Då vid växling av huvudfärdriktningen från framåt till bakåt färd- riktningsindikeringsanordningen och rodergivaren ompolariseras är färdriktningen alltid i överensstämmelse med rodergivarens ratt. Det- ta innebär att om rodergivarens ratt vrides åt höger ändrar sig bå- tens färdriktning alltid åt höger, likgiltigt om detta sker över bogen eller akten. I överensstämmelse därmed sammanfaller också all- tid färdriktningsindikeringsanordningen med rodergivaren och båtens _ färdriktning.

Den i fig l visade färdriktningsindikeringsanordningen 20 vri- der icke visaren bakåt, då huvudfärdriktningen omställes till färd bakåt utan visaren anger vid färd bakåt blott tendensen åt höger respektive åt vänster. Principellt är det givetvis också möjligt att vid färd bakåt inkoppla en andra anordning, vars visare är riktad bakåt eller använda en anordning, som möjliggör indikering runtom.

Till styranordningen 18 användes företrädesvis elektroniska byggelement, som är i och för sig kända. Det är därför tillräckligt om den önskade funktionen anges. Det är emellertid överflödigt att i detalj ange styranordningens koppling. I Fig 2 visar ett utförande av uppfinningen, vid vilket funktio- nen av styranordningens ratt är hopkopplad med väljarströmställar- spaken 22a. Kammen 51 och väljarströmställaren 52, 53, som för styr- anordningen anger huvudfärdriktningen, kopplingskammen 54 och kopp- lingsomkopplaren 55 för omkopplaren 6 samt skjutpotentiometern 56 för motorns varvtalsgivare är fästa på en bärare 38, vilken är sväng- bart 1800 kring en vertikal axel. Svängningsrörelsen begränsas av ett anslag 40 och motanslag 39, 41. Svängningsrörelsen åstadkommes medelst en givarspak 37 och meddelas styranordningen 5 från poten- tiometern 25a såsom färdriktningsorder. Spaken 22a med nämnda kammar 51, 54 är lagrad i bäraren 38 medelst en horisontell axel 57 och svängbar framåt och bakåt, varigenom den anger huvudfärdriktningen.

Kopplingen motsvarar den med hänvisning till fig l beskrivna.

Fig 3 visar en utföringsform av uppfinningen, vid vilken en givarspak 42 är svängbart anordnad 900 kring en horisontell axel.

Med denna svängningsrörelse förskjutes en stång 49, vilken är vrid- bart och längsförskjutbart lagrad i ett vertikalt lager, framåt el- ler bakåt och manövrerar därmed omkopplaren 31 och en skjutpotentio- meter 32 för varvtalsregleringen. Vid vridning kring den vertikala ??o93ou~a axeln vrides vridgivaren 43 (bör-värdet) och anger därmed den önska- de färdriktningen. Roderläget avkännes över givaren 44, 45 (är-vär- det) och jämföras med läget av givaren 43 (bör-värdet) respektive tillföres färdriktningsindikeringsanordningen 46. Huvudfärdrikt- ningen regleras medelst väljarkammar 47 och väljaromkopplare 48.

Vridningen av givarspaken kring stångens 49 vertikala axel åstad- kommer över kammen 47 och omkopplaren 48 att motorns varvtal automa- tiskt âtergår, kopplingen urkopplas och roderpropellern svänges 1800 med hög hastighet. Därefter inkopplas automatiskt kopplingen på nytt och varvtalet ökas till bör-värdet. Dessutom sker en ompola- risering mellan givarna 43, 44, 45 samt färdriktningsindikerings- anordningen. I utföringsexemplet användes till skillnad från de före- gående exemplen icke potentiometrarna för är-värdes-bör-värdes-jäm- förelse utan vridgivare (sändare). Vridgivarna arbetar enligt såväl likströms- som växelströmsprincip. De förekommer i handeln och be- höver därför icke närmare beskrivas (leverantör exempelvis firma Hagenuk, Kiel; VDO, Tachometer Werke, Frankfurt; Simmonds Precision, Rockingham Road, Bellows Falls, Vermont 05101).

Pig 4 visar tillämpningen av uppfinningen på en dubbelanlägg- ning för roderpropellrar. De båda roderpropellrarna 60, 61 drives medelst en drivmaskin 62 över en grenväxel 63 på känt sätt. För varje roderpropeller är för åstadkommande av dess svängningsrörelse en hydraulmotor 64, 65 anordnad. Omställningsanordningen motsvarar i huvudsak förut beskrivna utföringsexempel. Det torde beaktas, att för normal styrning av fartyget svänges roderpropellrarnas undervat- tensdelar synkront medan för omställning till annan huvudfärdrikt- ning svänges undervattensdelarna i motsatta riktningar. Uppfinningen är särskilt användbar vid denna tillämpning.

Elektrohydrauliska styrsystem har beskrivits för utförings- exemplen. Givetvis är det också möjligt att använda mekanisk hydrau- liska eller mekaniskelektriska styrsystem i samband med uppfinningen.

Väljaromkopplaren för huvudfärdriktningen kopplar då motsvarande växlar eller kopplingar och åstadkommer därmed en snabb omställning av roderpropellern 1800 och en omkastning mellan roderpropeller och färdriktningsindikeringsanordning.

Claims (8)

PATENTKRAV

1. Styranordning för en huvudsakligen kring en vertikal axel svängbar skjutkraftalstrare, t ex roderpropeller, för styrning och drivning av fartyg, vid vilken styrverkan åstad- kommes genom att skjutkraftalstraren svänges en bestämd vinkel och ändring av huvudfärdriktningen (framåt, bakåt) sker genom svängning av skjutkraftalstraren 1800 (omkastning), innefattan- de en anordning för att alstra styrsignaler (vänster, höger), t ex en styrratt eller styrspak, och en drivanordning (4, 5) för nämnda svängning, k ä n n e t e c k n a d därav, att anordningen (21, 42) för att alstra styrsignaler (vänster, höger) är samordnad med en därav oberoende väljaromkopplar- anordning (22, 28, 29; 22a) för nämnda omkastning.

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att väljaromkopplaranordningen (28, 29) för omkast- ningen har väljaromkopplare (28, 29), varmedelst en styrsignal- alstringen (vänster, höger) tillordnad bör-är-värdesjämförel- seanordning (25, 10) för färd framåt är omkopplingsbar till en annan bör-är-värdesjämförelseanordning (15, 11) för färd bakåt eller omvänt. 7

3. Anordning enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k - n a d därav, att drivanordningen (4, 5) för svängningen för omkastning av huvudfärdriktningen är anordnad för accelererad svängningsrörelse (snabb omkastning) (t ex försedd med en motsvarande ventilanordning).

4. Anordning enligt krav 3, k ä n nge t e c k n a d därav, att för snabbomkastning av huvudfärdriktningen är en energiackumulator (50) anordnad.

5. Anordning enligt krav 1, 2 eller 3, k ä n n e t e c k - n a d därav, att väljaromkopplaranordningen för omkastning av huvudfärdriktningen är kombinerad med en omkopplaranordning (31, 55) för en koppling (6) mellan motor (7) och skjutkraft- alstrare, t ex roderpropellern (1).

6. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att en färdriktningsvisare (20) är pàverkbar medelst väljaromkopplaranordningen (22, 28, 29; 22a) för omkastningen. < 7?ü93n¿-5 9

7. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k 'n a d därav, att anordningen för att alstra styrsignaler (37) och väljaromkopplaranordningen för omkastningen (22a) är utformad som en kring två axlar svängbar enspaksstyrning (37, 22a).

8. Anordning för drift med ett flertal svängbara skjut- kraftalstrare, t ex roderpropellrar, i synnerhet för dubbel- anläggningar, enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d därav, att för varje skjutkraftalstrare, t ex roderpropeller (60, 61), är anordnad en styrbar drivanordning (64, 64) för svängningsrörelsen, vilken vid omkastning svänger båda roderpropellrarna i motsatta riktningar.